Intelligente Heizsysteme als Schlüssel zur Energiewende

Die Energiewende erfordert tiefgreifende Veränderungen, insbesondere im Gebäudesektor, der in Deutschland für rund ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs verantwortlich ist. Trotz vielfältiger Maßnahmen besteht weiterhin eine erhebliche Lücke zwischen den aktuellen Treibhausgasemissionen und den gesetzten Klimazielen, die bis 2030 nach aktuellen Prognosen mehrere zehn Millionen Tonnen CO₂ betragen kann. Diese Entwicklung verdeutlicht den anhaltend hohen Handlungsdruck, insbesondere bei der Energieeffizienz von Bestandsgebäuden.

Eine zentrale Rolle kommt dabei den Heizungsanlagen zu, da sie den größten Anteil am Energieverbrauch eines Gebäudes verursachen. Studien zeigen, dass ein erheblicher Teil der installierten Systeme nicht optimal betrieben wird. Ursachen hierfür sind unter anderem fehlerhafte Einstellungen, hydraulische Ungleichgewichte oder veraltete Regelungstechnik. Selbst moderne Anlagen schöpfen ihr Potenzial häufig nicht aus, da Betrieb und Optimierung meist nur punktuell und ohne kontinuierliche Datenauswertung erfolgen.

Die Folgen sind unnötig hohe Energieverbräuche, steigende Betriebskosten und vermeidbare CO₂-Emissionen. Genau hier setzen innovative Ansätze wie das Forschungsprojekt „KI-NERGY“ an, das den Einsatz von Künstlicher Intelligenz zur systematischen Optimierung von Heizungsanlagen untersucht und praktisch erprobt.

Wie KI Heizsysteme effizienter macht

Ziel KI-gestützter Systeme ist es, Heizungsanlagen kontinuierlich zu überwachen, ineffiziente Betriebszustände automatisch zu erkennen und daraus konkrete Optimierungsmaßnahmen abzuleiten. Grundlage hierfür ist eine Datenplattform, die fortlaufend Betriebsdaten wie Temperaturen, Volumenströme und Energieverbräuche erfasst.

Diese Daten werden durch intelligente Algorithmen analysiert, die typische Fehlzustände identifizieren können – etwa zu hohe Rücklauftemperaturen, häufiges Takten von Wärmeerzeugern oder falsch eingestellte Heizkennlinien. Auf Basis dieser Analysen entsteht ein Entscheidungsunterstützungssystem, das konkrete Handlungsempfehlungen generiert, beispielsweise zur Anpassung von Regelparametern oder zur Optimierung des hydraulischen Abgleichs.

Ein wesentlicher Vorteil liegt in der Möglichkeit, Maßnahmen vor der Umsetzung zu simulieren und deren Wirkung abzuschätzen. Dadurch können Eingriffe gezielt und mit hoher Sicherheit erfolgen, was sowohl den Anlagenbetrieb stabilisiert als auch den Aufwand für das Fachhandwerk reduziert.

Wirtschaftlichkeit und reale Einsparpotenziale

Praxisprojekte zeigen, dass KI-gestützte Optimierungssysteme erhebliche Einsparpotenziale erschließen können. Das KI-NERGY-System analysierte umfangreiche Zeitreihen und generierte daraus rund 260.000 Zustandsindikatoren. Damit erkennt die Künstliche Intelligenz über 80 verschiedene Betriebszustände, einschließlich ineffizienter Fehlerbilder. Auf dieser Basis wurden exakt 495 konkrete Handlungsempfehlungen zur Optimierung abgeleitet. Innerhalb eines Evaluierungszeitraums von nur drei Monaten wurden durchschnittliche Energieeinsparungen von 23,74 % erzielt, was einer Menge von etwa 40 MWh entspricht und zu einer CO₂-Reduktion von 8,12 Tonnen führt. Rund 34 % der Einsparungen stammen aus der Optimierung der Heizkreise, während der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung um 5 % anstieg; das Projekt wurde 2024 abgeschlossen.

Neben den direkten Einsparungen profitieren Betreiber von einer längeren Lebensdauer der Anlagen sowie einer besseren Planbarkeit von Wartungsmaßnahmen. Da solche Systeme skalierbar sind, lassen sie sich auch auf größere Gebäudebestände übertragen.

Vor dem Hintergrund der Klimaziele – insbesondere der angestrebten Treibhausgasneutralität Deutschlands bis 2045 – wird deutlich, dass datenbasierte und KI-gestützte Lösungen ein entscheidender Baustein für die Transformation des Gebäudesektors sind.

Einsatzmöglichkeiten von KI im Schornsteinfegerhandwerk und bei SHK-Betrieben

KI-Lösungen können mit Hilfe intelligenter Sensoren und prädiktiver Algorithmen Fehlfunktionen frühzeitig erkennen, was teure Ausfälle verhindert und die Lebensdauer technischer Anlagen nachhaltig verlängert. Schornsteinfeger können KI-gestützte Diagnosetools zur Echtzeitauswertung von Abgaswerten einsetzen, wodurch die Brandschutzsicherheit erhöht und die Einhaltung strenger Umweltauflagen präziser kontrolliert werden kann. Schließlich ermöglicht die Technologie automatisierte, hochindividuelle Sanierungskonzepte, die Handwerker bei der komplexen Beratung zur Wärmewende entlasten und die Energiewende in privaten Haushalten beschleunigen.

Über das Forschungsprojekt „KI-NERGY“

Das Forschungsprojekt KI-NERGY verfolgt das Ziel, ein KI-gestütztes Gesamtsystem zu entwickeln, das Heizungsanlagen kontinuierlich überwacht, ineffiziente Betriebsweisen erkennt und konkrete Optimierungsmaßnahmen ableitet, um Fachkräfte gezielt zu entlasten. Grundlage bildet eine Datenplattform, die kontinuierlich Messwerte wie Temperaturen, Volumenströme und Energieverbräuche erfasst und für weiterführende Analysen bereitstellt. Darauf aufbauend analysiert ein KI-gestütztes Multi-Agenten-System das Betriebsverhalten und identifiziert typische Ineffizienzen wie erhöhte Rücklauftemperaturen, ungenutzte Brennwertpotenziale oder fehlerhafte Heizkennlinien. Ein wissensbasiertes Decision Support System übersetzt diese Erkenntnisse in konkrete Handlungsempfehlungen, etwa zur Anpassung der Heizkennlinie, Optimierung des Pumpenbetriebs oder zur Behebung hydraulischer Ungleichgewichte. Ergänzend sorgt ein in Zusammenarbeit mit der Universität Würzburg entwickeltes Simulationssystem dafür, dass vorgeschlagene Maßnahmen vor der Umsetzung validiert werden und tatsächlich zu messbaren Energieeinsparungen führen.

Weitere Informationen

Universität Würzburg - KI-Nergy: Intelligente Heizungsanlagenüberwachung und Optimierung (Link)

Rausch – Technology GmbH - KI-NERGY: Heizungsoptimierung durch KI im Gebäudesektor (Link)